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      研究 | 高可再生能源系統最廉價的長期存儲技術解決方案
      發布者:admin | 來源:pv-magazine | 0評論 | 1493查看 | 2021-09-01 09:11:13    

      美國國家可再生能源實驗室 (National Renewable Energy Laboratory) 的研究人員對無風能和太陽能情況下,能夠提供最低平準化能源成本為美國西部互聯電網提供電力的其他能源技術進行了研究。他們假設可再生能源的滲透率為85%,同時確定了地質氫存儲和采用碳捕獲存儲的天然氣聯合循環電廠,是120小時續航應用中最廉價的選擇。



      美國能源部國家可再生能源實驗室(NREL)的研究人員對大多數長期能源存儲(LDES)技術的成本和效益進行了評估。他們還對柔性發電廠進行了研究,以幫助電力系統應對極高水平的可再生能源滲透。同時,考慮到當前和未來的資金成本情況,他們發現,地質氫存儲和采用碳捕獲存儲(CCS)技術的天然氣聯合循環(NGCC)發電廠是120小時續航應用中平準化能源成本(LCOE)水平最低的,而抽水蓄能、壓縮空氣和蓄電池,則是12小時續航應用中最廉價的解決方案。


      “由于儲能技術將與NG-CC和CCS等低碳發電技術競爭,在無風能和太陽能的情況下為電網提供電力,因此,我們在此篇論文中將它們全部進行了比較”,研究人員Chad Hunter告訴《光伏雜志》記者?!斑@使得我們可以對論文發表前沒有在同一分析中考慮到的技術進行快速比較?!?/p>


      這項技術-經濟分析還考慮了長期能源存儲(LDES)技術和美國西部互聯電網的柔性發電技術。西部互聯電網是一個從加拿大西部延伸到墨西哥加利福尼亞半島的廣域同步電網,在該地區的電力結構中占可再生能源的85%。


      “長期能源存儲需要龐大的能量容量,其標準的充放電率可以持續續航幾天、幾周甚至更長的時間”,科學家們解釋說,“在這項研究中,柔性發電廠和長期能源存儲系統發電設備的規模為100兆瓦,處于當前電廠規模的峰值和負荷響應范圍之內?!?/p>


      LDES系統的額定供電時間從12小時到7天不等,其平準化能源成本(LCOE)是依據當前和未來的資金成本進行計算的。


      通過他們的分析,學者們發現,在最長7天的續航時間里,采用CCS技術的NG-CC電廠是最廉價的解決方案,而對于最低門檻12小時續航時間,成本最低的選項是壓縮空氣存儲(CAES)、 鋰離子電池、釩氧化還原液流電池、 抽水蓄能(PHS)和抽水熱能存儲(P-TES),他們表示,這主要是因為以上幾項技術的電力相關資金成本適中,且往返效率較高。


      “電池很可能在未來的電網儲能中發揮重要作用,特別是如果電池價格像我們過去十年看到的那樣繼續暴跌的話”Hunter解釋說,“低成本的長期存儲技術,如地質氫存儲技術等,將作為短期電池存儲技術的有效補充?!?/p>


      對于四天以上的能源存儲技術來說,成本最低的解決方案是傳熱壓縮空氣儲能(D-CAES)、 NG-CC、采用CCS技術的NG-CC、天然氣渦輪(NG-CT)、鹽穴氫存儲和重荷載車輛質子交換膜(HDV-PEM)可充電燃料電池。他們還確定了抽水蓄能和采用鹽穴存儲技術的HDV-PEM燃料電池,分別是12小時短期續航和120小時長期續航時間里,平準化能源成本最低的兩種技術。


      “在支持高可變可再生能源(VRE)電網持續時間超過36小時的技術中,盡管地質儲氫系統和采用CCS技術的天然氣系統是成本最低的兩個技術選項,但它們也同時存在著一些問題”,NREL的研究團隊表示,“首先,這兩種技術都不能提供最低成本的短期存儲(12小時),而在達到高VRE滲透率之前,短期存儲將會是存儲市場的主導技術;因此,要讓市場接受、采納和學習這兩項技術,就必須由其他部門或使用一些案例來進行推動,例如,在重型卡車中使用HDV-PEM燃料電池或在工業應用中部署CCS等?!?/p>


      NREL團隊還表示,在持續時間超過約48小時的情況下,最小化存儲資本非常經濟實用,LCOE對存儲能源容量成本比存儲電力容量成本更為敏感。該研究小組最近發表在《焦耳》雜志上的《關于支持高可變可再生能源電網的長期能源儲存技術和柔性發電技術的經濟分析》一文中,也提到了他們的研究發現。

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